ما هو الانزيم الذي يهضم البروتين ؟ ” ومدة هضمها

الإنزيمات الهاضمة للبروتين

يحدث هضم

البروتين

نتيجة للتحلل المائي للروابط الببتيدية التي تربط الأحماض الأمينية الفردية في سلسلة البولي ببتيد ، ويتم تحفيز هذه التفاعلات بواسطة إنزيمات تسمى البروتياز  ، إن البروتياز المعوي ، الخاص بالسلسلة الجانبية للأحماض الأمينية ، عبارة عن إنزيمات مائية يمكن تقسيمها إلى فئتين:

• 
  endopeptidases ، التي تحلل روابط الببتيد داخل سلسلة polypeptide ، وتنتجها
  
  المعدة
  
  والبنكرياس الخارجي.
  
• 
  exopeptidases ، والتي يمكن تقسيمها إلى مجموعتين هم:
  

1. 
   الكاربوكسي ببتيداز ، الذي يزيل الأحماض الأمينية من الطرف C ، وينتج عن طريق البنكرياس الخارجي.
   
2. 
   aminopeptidase ، الذي يعمل على الطرف N ، ويتم إنتاجه بواسطة الخلايا المعوية.
   

يتم تصنيع هذه الإنزيمات وإفرازها في شكل غير نشط يسمى zymogens أو proenzymes .

داخل الخلية ، يتم تخزين المواد الانزيمية داخل حبيبات محاطة بالغشاء تسمى حبيبات الزيموجين ،  عندما يتم تحفيز الخلية بواسطة إشارة محددة ، يندمج الغشاء الحبيبي مع غشاء البلازما ويتم إطلاق الزيموجينات عن طريق الإفراز الخلوي.

يتم تصنيع هذه البروتياز في شكل غير نشط لتجنب ذلك ، قبل إفرازها ، فإنها تهضم نفسها و / أو بروتينات الأنسجة ، ما يحدث هو أن الموقع النشط للإنزيم “مقنع” وفقط بعد التنشيط يمكن للبروتين أن يعمل على الركيزة ، التنشيط هو نتيجة الانقسام ، المحفز بواسطة إنزيم معين ، لواحد أو أكثر من روابط الببتيد المحددة ، مع إطلاق جزء واحد أو أكثر من سلسلة البولي ببتيد ، ويسمح هذا للجزيء بافتراض تشكّل ثلاثي الأبعاد يكون فيه الموقع النشط حرًا ومهيئًا بشكل صحيح.

حتى تراكمها داخل الحبيبات هو نظام حماية ، فهو يعزلها عن الجزيئات الأخرى الموجودة في الخلية.

معظم البروتينات في شكلها الأصلي تقاوم عمل البروتياز ، هذا نتيجة لبنيتها الثانوية والثالثية أو الأصلية التي تخفي العديد من الروابط لعمل الإنزيمات ، يتم تثبيت هذه الهياكل عن طريق الروابط التساهمية ، مثل جسور ثاني كبريتيد بين بقايا السيستين ، والقوى غير التساهمية ، مثل التفاعلات الأيونية ، والروابط الهيدروجينية ، وقوى فان دير فال.

من أجل هضم البروتين بشكل مناسب ، من الضروري أن تكون روابط الببتيد في متناول عمل البروتياز المعوي قدر الإمكان ، يتحقق ذلك خارج

الجسم

عن طريق طهي

الطعام

وداخل الجسم عن طريق

البيئة

الحمضية في المعدة.

ومما سبق نستنتج  أن انزيم البيبسين و انزيم البروتياز هما المسؤلين عن هضم البروتينات.

مدة هضم البروتين

يستغرق هضم البروتين وقتًا بسبب عملية التحلل الكيميائي المطلوبة في المعدة والأمعاء الدقيقة ، بناءً على نوع البروتين المستهلك ، يمكن للجسم أن يهضم أقل من 10 جرام في الساعة.[2]

مراحل هضم البروتين

تحدث مرحلتان في هضم البروتينات: الأولى تحدث في المعدة والأخرى في الاثني عشر وهو الجزء الأول من الأمعاء الدقيقة وفيما يلي شرح مفصل لمراحل هضم البروتين:

هضم البروتين في المعدة

يبدأ هضم البروتين في المعدة ، وهذه “مرحلة تحضير” مقارنة بالأحداث التي تحدث في الإثني عشر.

يحفز وجود الطعام في المعدة الخلايا G في الغشاء المخاطي للغار المعدي والاثني عشر القريب لإنتاج وإطلاق هرمون الجاسترين في مجرى

الدم

، يحفز الهرمون الخلايا الجدارية للغدد المعدية المناسبة ، والمترجمة في الغالب في الجزء السفلي من العضو ، لإنتاج وإفراز حمض الهيدروكلوريك في المعدة (تنتج الخلايا الجدارية أيضًا العامل الداخلي ، وهو بروتين يربط

فيتامين ب 12

، مما يمنع تدميره والسماح لها بالامتصاص) ، ووجدت أيضًا في الغدد المعدية الصحيحة:

• 
  خلايا العنق المخاطية التي تنتج المخاط.
  
• 
  الخلايا الرئيسية التي تطلق الببسينوجين .
  

كل هذه المواد ، جنبًا إلى جنب مع مواد أخرى مثل أيونات البوتاسيوم وليباز المعدة ، موجودة في العصارة المعدية ، التي تتراوح درجة حموضتها بين 1 و 2.5.

نظرًا لانخفاض درجة الحموضة ، فإن لعصير المعدة تأثيرًا مطهرًا ، مما يؤدي إلى قتل معظم

البكتيريا

والخلايا الغريبة الأخرى ، كما أنه يفسد الطبيعة ، حيث يكسر الروابط غير التساهمية التي تحافظ على البنية الأصلية للبروتينات ، هذا التأثير التحوير يسهل وصول البروتياز المعوي إلى روابط الببتيد ، مثل التسخين أثناء الطهي.

بعض البروتينات الغنية بروابط ثاني كبريتيد ، مثل الكيراتين ، تقاوم التمسخ عن طريق انخفاض درجة الحموضة ، وبالتالي يصعب هضمها ، على العكس من ذلك يتم تحلل معظم البروتينات الكروية بالكامل تقريبًا إلى أحماض أمينية مكونة.

أخيرًا ، يؤدي انخفاض الرقم الهيدروجيني لعصير المعدة إلى تنشيط مادة الببسين وهو أول إنزيم يشارك في هضم البروتين.

هضم البروتين بواسطة أنزيم البيبسين

هناك أنواع مختلفة من الإنزيمات المتشابهة لمولد الببسين ، مثل النوع الأول ، الذي يتم تصنيعه بواسطة خلايا الجسم وقاع المعدة ، والنوع الثاني الذي يتم إنتاجه في جميع مناطق العضو.

يتم تحويل جميع الإنزيمات المتساوية إلى الإنزيم النشط ، ويحدث التنشيط عن طريق

التحفيز الذاتي

، عند قيم الأس الهيدروجيني أقل من 5 ، عن طريق عملية داخل الجزيئية تتكون في التحلل المائي لرابطة ببتيدية معينة وإطلاق ببتيد صغير من الطرف N من الإنزيم ، ويظل هذا الببتيد مرتبطًا بالإنزيم ويستمر في العمل كمثبط حتى ينخفض ​​الرقم الهيدروجيني إلى أقل من 2 ، أو حتى يتحلل أكثر بواسطة البيبسين نفسه ، لذلك بمجرد تكوين بعض الببسين ، ينشط هذا جزيئات الببسين الأخرى بسرعة.

البيبسين ، وهو إندوبيبتيداز مع درجة حموضة مثالية عند 1.6 ، يتحلل مائيًا بنسبة 10-20 ٪ من البروتينات في الوجبة ، العديد من إنزيمات الجهاز الهضمي قادرة على العمل على مجموعة واسعة من الركائز ، والبيبسين ليس استثناءً ، حيث يحفز انقسام روابط الببتيد المجاورة لبقايا الأحماض الأمينية مثل الليوسين والفينيل ألانين والتيروزين والتريبتوفان (الأحماض الأمينية العطرية) ، يتم إنتاج خليط من الببتيدات ذات الحجم الكبير وعدد قليل من الأحماض الأمينية الحرة.

يعتبر عمل البيبسين مهمًا ليس كثيرًا لمساهمته المباشرة في هضم البروتين وهذا متواضع ، ولكن لإطلاق الببتيدات والأحماض الأمينية التي ، على مستوى الاثني عشر ، تحفز إفراز الكوليسيستوكينين ، وبالتالي مرحلة الاثني عشر / البنكرياس من البروتين الهضم.

وتجدر الإشارة إلى أن تأثير البيبسين على

الكولاجين

، وهي عائلة من البروتينات تلتف حول خلايا العضلات وتجمعها معًا ، تسهل وصول بروتياز البنكرياس إلى بروتينات الوجبة.

هضم البروتين في الأثني عشر

عندما ينتقل محتوى المعدة إلى الاثنى عشر ، فإن حموضته تحفز الخلايا S ، المترجمة في الغشاء المخاطي للعفج وفي الجزء القريب من

الصائم

(الجزء التالي من الأمعاء الدقيقة) ، لإنتاج وإطلاق هرمون سيكريتن في مجرى الدم ، ويتسبب الهرمون في إفراز عصير بنكرياسي قلوي ، غني بأيونات البيكربونات ولكنه فقير في الانزيمات ، والذي يمر في الاثني عشر عبر القناة البنكرياسية.

في الاثني عشر ، يحيد حمض الهيدروكلوريك الذي تنتجه المعدة ، ويرفع الرقم الهيدروجيني إلى حوالي 7 (مستويات محايدة) ، يحفز Secretin أيضًا إفراز الصفراء ويقلل من إطلاق الجاسترين.

يحفز وجود الأحماض الأمينية في الاثني عشر ، كما ذكرنا أعلاه ، خلايا الغدد الصماء في الاثني عشر والصائم لإنتاج وإطلاق كوليسيستوكينين(CKK) في مجرى الدم ، ومن بين وظائفه الأخرى ، يحفز البنكرياس الإفرازي على إفراز عصير غني بالأنزيمات (الموجودة في شكل زيموجين) ، أي:

التربسينوجين ، الكيموتريبسينوجين ، البرويلاستاز ، الإندوببتيدازات بخصوصية ركيزة مختلفة مقارنة بالبيبسين ولكن أيضًا فيما بينها ،

procarboxypeptidase A و B ، exopeptidases التي تزيل الأحماض الأمينية من الطرف C من الببتيدات.

لذلك ، يوجد في الاثني عشر بيئة محايدة غنية بالأنزيمات القادرة على مواصلة هضم البروتين بمجرد تنشيطه ، علاوة على ذلك ، نظرًا لأن البروتياز لها خصائص ركيزة مختلفة ، يمكن أن يكون كل ببتيد ينتج عن إنزيم ركيزة من إنزيم آخر ، وفي عصير البنكرياس ، يوجد أيضًا الأميليز والليباز والنوكلياز.[1]